[发明专利]用于费托合成的铁/锰催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于费托合成的铁/锰催化剂及其制备方法。

背景技术

费托合成是将合成气(CO+H₂)在催化剂的作用下转化为碳氢化合物的反应。目前，在费托合成的工业化中，铁/锰催化剂由于具有较好的活性且能适应较宽的反应温度范围而得到广泛的使用。

由于催化剂组成的微小变化都可能导致催化剂的性能发生很大的变化，为了改善铁/锰催化剂的一些性能，如改变其对某种产物的选择性、提升催化剂的活性及延长催化剂的使用寿命等，业界对铁/锰催化剂的研究一直未曾间断。

发明内容

本发明实施例一方面提供了一种用于费托合成的含铁、锰、钾和铜的催化剂，该催化剂中铁、锰含量的摩尔比Fe∶Mn大于1∶1且小于2∶1，该催化剂在用于一定条件下的费托合成反应时可在长达一百或近一百小时的时间内维持该反应的CO转化率大于80％。

进一步地，该催化剂在用于压力为2.0MPa、温度为240℃、H₂/CO摩尔比为1.7、空速为2000h^-1的费托合成反应时可在长达一百或近一百小时的时间内维持该反应的CO转化率大于80％。

本发明实施例的一方面还提供了一种制备铁/锰催化剂的方法，可用来制作铁、锰摩尔比Fe∶Mn不同的铁/锰催化剂，用该方法制作的一组Fe∶Mn分别为9/1、7/3、6/4、5/5、4/6、3/7和2/8的铁/锰催化剂在分别用于反应条件相同或近似相同的费托合成反应时，用Fe∶Mn为6∶4的催化剂的费托合成反应，其CO转化率高于用该组催化剂中其他任何一个作催化剂的费托合成反应的CO转化率。

进一步地，用该方法制作的一组Fe∶Mn分别为9/1、7/3、6/4、5/5、4/6、3/7和2/8的铁/锰催化剂在分别用于压力为2.0MPa、温度为240℃、H₂/CO摩尔比为1.7、空速为2000h^-1的费托合成反应时，用Fe∶Mn为6∶4的催化剂的费托合成反应，其CO转化率高于用该组催化剂中其他任何一个作催化剂的费托合成反应的CO转化率。

本发明实施例的另一方面提供了一种制备铁/锰催化剂的方法。该制备方法中，按铁、锰摩尔比Fe∶Mn为6∶4的比例配制铁、锰的前驱体的混合溶液，然后往该混合溶液中加入沉淀剂直至该混合溶液的pH值达到预定值，使该混合溶液发生共沉淀。将共沉淀后的溶液静置，分离，洗涤，烘干。将烘干后所得的物质在一定温度下焙烧，再将焙烧后所得的固体物质在碳酸钾溶液中浸渍并烘干，然后又在硝酸铜溶液中浸渍并烘干，使得烘干后的物质中钾的质量百分含量≤1％，铜的质量百分含量大致为0.5％。再将该烘干后所得的物质在一定温度下焙烧，然后压片、成型。

本发明实施例的另一方面还提供了一种制备铁/锰催化剂的方法。该制备方法中，按铁、锰摩尔比Fe∶Mn为6∶4的比例配制铁、锰的前驱体的混合溶液，然后往该混合溶液中加入络合剂，搅拌得到胶状物。将该胶状物烘干后在一定温度下分解，再将分解所得的物质在一定温度下焙烧。将焙烧后所得的固体物质在碳酸钾溶液中浸渍并烘干，然后又在硝酸铜溶液中浸渍并烘干，使得烘干后所得的物质中钾的质量百分含量≤1％，铜的质量百分含量大致为0.5％。再将该烘干后所得的物质在一定温度下焙烧，然后压片、成型。

本实施例的费托合成铁/锰催化剂可在长时间内保持一个稳定的高CO转化活性。

附图简介

图1展示了一种制作费托合成的铁/锰催化剂的方法。

图2展示了一种可用于同时评估多种催化剂性能的平行反应系统。

图3展示了用图2显示的方法，以NH₄HCO₃溶液为沉淀剂制得的具有不同铁、锰摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线时间(即测试的反应时间)的变化。

图4展示了用图2显示的方法，以氨水为沉淀剂制得的具有不同铁、锰摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线时间的变化。

图5展示了另一种制作费托合成的铁/锰催化剂的方法。

图6展示了以图5显示的方法，用乙醇酸-氨水进行溶胶-凝胶处理制得的具有不同铁、锰摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线时间的变化。

图7展示了以图5显示的方法，用柠檬酸-氨水进行溶胶-凝胶处理制得的具有不同铁、锰摩尔比的催化剂用于费托合成反应时的CO转化率随在线时间的变化。

具体实施方式

实施例一